CN114325999B - 一种多目标光学成像模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学成像设备领域，具体涉及一种多目标光学成像模拟装置，包括：光学镜头、靶轮组件、靶标组件、光源组件、极径微调组件、极角微调组件、带轮驱动组件以及支撑防护组件，其中靶标组件作为目标图像的载体；所述模拟装置中，光学镜头、光源组件紧固安装在支撑防护组件上，以此为基础搭建成像光路；通过靶轮组件的旋转，带动靶标组件在成像光路里往复切换，使光学镜头对准不同的靶标组件，实现目标图像的切换。

Description

一种多目标光学成像模拟装置

技术领域

本发明涉及光学成像设备领域，具体而言，涉及一种多目标光学成像模拟装置。

背景技术

在导航星敏感器测试工作中，需要用星图成像模拟器作为一种标定设备与其对拍，用于检验星敏感器的工作状态。星图成像模拟器的位置姿态对测试过程有着重要的影响。

静态星图仿真设备一般具有高精度的特点，在测试工作中常被优先用于标定测试工作。但目前，静态星图仿真设备因其对稳定性和高精度的需求，普遍采用一配一的方式，即一套仿真设备配一幅星图。

对于静态星图仿真设备，如果需要多幅星图对被测设备进行综合测试，就需要设备具备多幅星图更换的功能。目前，国内普遍采用拆卸成像模块的方式进行星图的更换，这就需要专业人员拆卸更换目标图像板或者对成像模块进行整体更换。

旋转靶轮作为一种切换机构，可以通过不同靶标的旋转实现图像切换，具备明显的便捷性；但因为切换图像后的位置精度很难得到保证，一直未被应用。因此，需要一种能够满足多目标星图光学成像模拟需求的新型靶轮装置，装置应具备操作的便捷性，并且能够调校补偿星图的位置偏差。

发明内容

本发明实施例提供了一种多目标光学成像模拟装置，以满足多目标星图光学成像模拟的需求。

根据本发明的一实施例，提供了一种多目标光学成像模拟装置，包括支撑防护组件，用于作为支撑基座；

带轮驱动组件，设置在支撑防护组件上；

靶轮组件，设置在支撑防护组件上，靶轮组件与带轮驱动组件连接，带轮驱动组件带动靶轮组件转动；

靶标组件，包括若干个，若干个靶标组件绕靶轮组件的轴芯均匀的设置在靶轮组件上；

光学镜头，设置在支撑防护组件，与靶标组件对齐，通过光学镜头观察图像；

光源组件，作为光源设置在靶轮组件上；

极径微调组件，设置在靶轮组件的圆周外壁上，每个靶标组件对应设置有一组极径微调组件，用于调整靶轮组件；

极角微调组件，设置在支撑防护组件上，与靶轮组件连接并对靶轮组件进行调整。

进一步地，靶轮组件包括靶轮及贯穿靶轮中心的中心轴模组，中心轴模组的两端设置在支撑防护组件上，中心轴模组与带轮驱动组件连接，带轮驱动组件带动靶轮转动。

进一步地，支撑防护组件上设置有第一旋转轴，带轮驱动组件包括主动轮及与主动轮连接的从动轮，第一旋转轴与主动轮连接，从动轮设置在中心轴模组上；

通过转动第一旋转轴依次带动从动轮及中心轴模组转动，进而带动靶轮转动。

进一步地，靶标组件包括靶标框、成像板及滤光片，靶标框插设在靶轮内，成像板及滤光片并列的设置在靶标框上。

进一步地，靶标框的侧面设置有第二槽口及第三槽口，极径微调组件包括锁紧螺柱及极径微调螺柱，锁紧螺柱及极径微调螺柱穿过靶轮组件对应插入第二槽口及第三槽口内，通过极径微调螺柱对靶标组件的极径尺寸进行调整，通过锁紧螺柱对靶标组件进行锁紧。

进一步地，极角微调组件包括极角微调螺杆、螺杆座、微调块及呈锯齿形的凸轮；

微调块设置在螺杆座上，极角微调螺杆设置在微调快上，靶轮组件外圆的轴向方向设置有与每个靶标组件对应的凸台，凸台之间错位设置；

极角微调螺杆的数量对应凸台设置，并且每个极角微调螺杆对应一个凸台，用于对凸台进行定位；

螺杆座上设置有第二旋转轴，凸轮设置在第二旋转轴，凸轮嵌入微调块，通过旋转第二旋转轴带动凸台转动，凸台带动微调块转动；通过旋转极角微调螺杆推动靶轮组件，实现靶轮组件的角度调节。

进一步地，微调块上对应每个极角微调螺杆设置有用于消除微调定位间隙的弹性预紧柱。

进一步地，光源组件通过抱紧套设置在中心轴上；

光学镜头采用螺纹连接的形式紧固在支撑防护组件上，通过旋动螺纹可以调节光学镜头与靶标组件之间的距离。

进一步地，支撑防护组件包括支撑体、接口、防护体、靶轮操作手轮、定位旋钮、目标极角微调口及目标极径微调口；

中心轴的两端设置在支撑体上，第一旋转轴设置在支撑体上；

靶轮操作手轮与第一旋转轴连接，用于控制带轮驱动组件旋转；

定位旋钮与第二旋转轴连接，用于控制凸轮的旋转；

支撑体上设置有防护体，光源组件的供电线由接口引入；

在防护体的外部设置有目标极角微调口和目标极径微调口，通过目标极角微调口及目标极径微调口对应调整角微调螺杆及极径微调柱。

进一步地，靶标组件的数量为六个。

本发明实施例中的多目标光学成像模拟装置，包括：光学镜头、靶轮组件、靶标组件、光源组件、极径微调组件、极角微调组件、带轮驱动组件以及支撑防护组件，其中靶标组件作为目标图像的载体；模拟装置中，光学镜头、光源组件紧固安装在支撑防护组件上，以此为基础搭建成像光路；通过靶轮组件的旋转，带动靶标组件在成像光路里往复切换，使光学镜头对准不同的靶标组件，实现目标图像的切换。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明多目标光学成像模拟装置的结构示意图；

图2为本发明多目标光学成像模拟装置的局部剖视图；

图3为本发明多目标光学成像模拟装置的侧面剖视图；

图4为本发明多目标光学成像模拟装置的外观结构图；

图5为本发明多目标光学成像模拟装置的靶标框结构图；

图6为本发明多目标光学成像模拟装置的极角微调组件图。

附图标记：

100-模拟装置；

10-光学镜头、20-靶轮组件、30-靶标组件、40-光源组件、50-定位组件、60-带轮驱动组件、70-支撑防护组件；

21-靶轮、22-标识块、23-中心轴模组、24-第一槽口、25-凸台

31-成像板、32-滤光片、33-靶标框、34-靶标框、35-第二槽口、36-第三槽口；

41-光源、42-匀光片、43-抱紧套；

51-极径微调螺柱、52-锁紧螺柱、53-极角微调螺杆、54-螺杆座、55-微调块、56-弹簧、57-弹性预紧柱、58-凸轮、59-锯齿状；

61-主动轮、62-从动轮；

71-支撑体、72-接口、73-防护体、74-靶轮操作手轮、75-定位旋钮、76-靶标序号窗口、77-目标极角微调口、78-目标极径微调口、79-锁紧口；

81-锁紧螺钉、82-凸块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图1、图2，本发明提供一种多目标光学成像模拟装置，用来满足静态多目标光学仿真图像切换的需求。模拟装置采用旋转靶轮的形式进行目标图像更换，模拟装置100包括光学镜头10、靶轮组件20、靶标组件30、光源组件40、定位组件50、带轮驱动组件60以及支撑防护组件70；其中定位组件50包括极径微调组件和极角微调组件。

支撑防护组件70用于作为支撑基座；带轮驱动组件60设置在支撑防护组件上；靶轮组件20设置在支撑防护组件上，靶轮组件与带轮驱动组件连接带轮驱动组件带动靶轮组件转动；靶标组件30包括若干个，若干个靶标组件绕靶轮组件20的轴芯均匀的设置在靶轮组件20上；光学镜头10设置在支撑防护组件70，与靶标组件30对齐，通过光学镜头10观察图像；光源组件40作为光源设置在靶轮组件20上；极径微调组件50设置在靶轮组件20的圆周外壁上，每个靶标组件30对应设置有一组极径微调组件，用于调整靶轮组件20；极角微调组件，设置在支撑防护组件上，与靶轮组件20连接并对靶轮组件20进行调整。

在本实施例中，光学镜头10、光源组件40紧固安装在支撑防护组件70上，固定不动，以此为基础搭建成像光路。静态目标图像为固定天区的星图图像，星图图像的载体为靶标组件30，高精度的星图图像刻蚀在成像板31上，沿着靶轮组件20周向布置，共计六处。通过靶轮组件20的旋转，带动靶标组件30中的成像板31，在成像光路里往复切换，实现目标图像的切换。

参阅图1至图3，支撑防护组件70的主体为支撑体71，光学镜头10采用螺纹连接的形式紧固在支撑体71上，通过旋动螺纹可以调节镜头10与靶标组件30之间的距离，对准像面；再通过安装在支撑体71上的锁紧螺钉91固定镜头的位置。

靶标组件30跟随靶轮组件20旋转，光学镜头10与靶标组件30之间存在相对运动；因此，两者之间采用迷宫式非接触式的消光设计，相互交错的凸块92可以避免外界杂散光进入光路系统。

靶轮组件20主要包括靶轮21以及中心轴模组23。靶轮组件20的设计采用了中心轴模组23固定，靶轮21旋转的结构形式。中心轴模组23两端紧固在支撑体71上。

光源组件40主要包含光源41、匀光片42以及抱紧套43。光源组件40通过抱紧套43紧固在中心轴模组23上，从而与支撑防护组件70固定连接。

靶轮21采用空心设计，光源组件40位于空心内部，但不与旋转靶轮21连接；另外，中心轴模组23采用中空式设计，并开有进出线第一槽口24，光源41的线缆通过中心轴模组23上的第一槽口24，沿着中心孔进出。这样设计使得靶轮21的旋转不会对光源41产生影响。

靶标组件30共计六处，固定安装在靶轮组件10端面，每处靶标组件30均包含有靶标框33、成像板31以及滤光片32，每处靶标组件均可独立调校位置。靶标组件30的位置调校采用极坐标的方式进行，由定位组件50完成。

定位组件50包括极径微调组件及极角微调组件，靶标框33的侧面设置有第二槽口35及第三槽口36，极径微调组件包括锁紧螺柱52及极径微调螺柱51，锁紧螺柱52及极径微调螺柱51穿过靶轮组件20对应插入第二槽口35及第三槽口36内，通过极径微调螺柱51对靶标组件30的极径尺寸进行调整，通过锁紧螺柱52对靶标组件30进行锁紧。

极角微调组件包括极角微调螺杆53、螺杆座54、微调块55及呈锯齿形的凸轮58；微调块55设置在螺杆座54上，极角微调螺杆53设置在微调快上，靶轮组件20外圆的轴向方向设置有与每个靶标组件30对应的凸台25，凸台25之间错位设置；极角微调螺杆53的数量对应凸台25设置，并且每个极角微调螺杆53对应一个凸台25，用于对凸台25进行定位；螺杆座54上设置有第二旋转轴，凸轮58设置在第二旋转轴，凸轮嵌入微调块55，通过旋转第二旋转轴带动凸轮转动，凸轮带动微调块55转动；通过旋转极角微调螺杆53推动靶轮组件20，实现靶轮组件20的角度调节。

定位组件50包含有极径微调功能和极角微调功能，极径微调功能由安装在靶轮圆周外壁的极径微调螺柱51实现，通过锁紧螺柱52进行锁紧，参见图2；极角微调功能主要由极角微调螺杆53实现，通过凸轮58驱动进行定位。

参见图5，极径微调螺柱51连接在靶标框34的第三槽口36中，锁紧螺柱52则作用在第二槽口35上。

每组极径微调组件包含有至两处的锁紧螺柱52，锁紧螺柱52前端制作为偏心轮，通过偏心轮对靶标组件30进行锁紧。当锁紧螺柱52时，偏心轮转动，其高点会将靶标框33下压，压紧在靶轮21中，实现靶标组件3020的锁紧。两处锁紧螺柱52的设置使得锁紧更加稳定可靠。

参见图1、图3及图6，极角微调功能采用线性展开设计，沿靶轮的轴向展开安装。通过极角微调螺杆53与靶轮21上的凸台25进行定位；同时，极角微调设置有消除微调定位间隙的弹性预紧柱57，这些均线性布置在微调块55上。

凸轮58旋转轴安装在支撑体71上，通过旋转，凸轮58驱动微调块55，带动各个极角微调螺杆53和弹性预紧柱57进行定位；极角微调螺杆53与靶轮凸台25刚性的接触保证了可靠的定位。需要解除定位时，反向旋转凸轮58，弹簧56驱动极角微调螺杆53解除定位。

凸轮58设计为锯齿状59，探入微调块55内部，使得结构更加紧凑。

参见图1、图2、图3，带轮驱动组件60主要包含主动轮61和从动轮62。主动轮61安装在支撑体71上，从动轮62紧固在靶轮21上，主动轮61旋转带动从动轮62，从而带动靶轮21旋转。减速比取与靶标组件30数量等值的数值6，即主动轮61转动一圈，从动轮61带动靶轮21旋转1/6圈，即靶标组件30切换1组。

可参见图4至图6，模拟装置100的支撑防护组件70除了支撑体71，还包含有防护体73、靶轮操作手轮74、定位旋钮75、靶标序号窗口76、目标极角微调口77、目标极径微调口78及锁紧口79；另外，光源的供电由接口72引入。

靶轮操作手轮74用于控制带轮旋转，每圈切换一组靶标组件30。定位旋钮75用于控制凸轮58的旋转，从而对角位移进行定位或者解除定位。靶标序号窗口76安装在防护体73上，从窗口76可以看到靶轮组件20上的靶标序号标识块22，便于明确当前成像的靶标序号。

在防护体73外部预留的目标极角微调口77和目标极径微调口78，使得装置能够随时进行微调，分别对极角微调螺杆53和极径微调柱51进行操作。在目标极径微调口78旁边，设置有靶标锁紧口79，用于对锁紧螺柱52进行操作，实现靶标组件30的锁紧；实施例中，为了确保可靠，采用了双重锁紧的模式，设置了两处处锁紧口。

相对于现有技术，本发明克服了静态多星图切换精度的微调和校准困难，提供的一种多目标光学成像模拟装置，具备结构紧凑，操作便捷可靠的特点。模拟装置100独特的靶标组件设计使得的静态星图的成像更加丰富；并且每副静态星图的位置偏差均能进行独立的调校补偿，特别适用于高精度的星图成像模拟系统。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多目标光学成像模拟装置，其特征在于，包括：

支撑防护组件，用于作为支撑基座；

带轮驱动组件，设置在所述支撑防护组件上；

靶轮组件，设置在所述支撑防护组件上，所述靶轮组件与所述带轮驱动组件连接，所述带轮驱动组件带动所述靶轮组件转动；

靶标组件，包括若干个，若干个所述靶标组件绕所述靶轮组件的轴芯均匀的设置在所述靶轮组件上；所述靶标组件内部光路与所述靶轮组件的轴芯平行；

光学镜头，设置在所述支撑防护组件，与所述靶标组件对齐，通过所述光学镜头观察图像；

光源组件，作为光源设置在所述靶轮组件上；

极径微调组件，设置在所述靶轮组件的圆周外壁上，每个所述靶标组件对应设置有一组所述极径微调组件，用于调整所述靶标组件；

极角微调组件，设置在所述支撑防护组件上，与所述靶轮组件连接并对所述靶轮组件进行调整；

所述靶轮组件包括靶轮及贯穿所述靶轮中心的中心轴模组，所述中心轴模组的两端设置在所述支撑防护组件上；所述中心轴模组的轴线与所述光学镜头的轴线平行设置，所述光学镜头与所述靶标组件之间构成迷宫式非接触式的消光结构；所述迷宫式非接触式的消光结构由所述光学镜头与所述靶标组件之间相互交错的凸块构成。

2.根据权利要求1所述多目标光学成像模拟装置，其特征在于，所述中心轴模组与所述带轮驱动组件连接，所述带轮驱动组件带动所述靶轮转动。

3.根据权利要求2所述多目标光学成像模拟装置，其特征在于，所述支撑防护组件上设置有第一旋转轴，所述带轮驱动组件包括主动轮及与所述主动轮连接的从动轮，所述第一旋转轴与所述主动轮连接，所述从动轮设置在所述中心轴模组上；

通过转动所述第一旋转轴依次带动所述从动轮及所述中心轴模组转动，进而带动所述靶轮转动。

4.根据权利要求1所述多目标光学成像模拟装置，其特征在于，所述靶标组件包括靶标框、成像板及滤光片，所述靶标框插设在所述靶轮内，所述成像板及滤光片并列的设置在所述靶标框上。

5.根据权利要求4所述多目标光学成像模拟装置，其特征在于，所述靶标框的侧面设置有第二槽口及第三槽口，所述极径微调组件包括锁紧螺柱及极径微调螺柱，所述锁紧螺柱及极径微调螺柱穿过所述靶轮组件对应插入所述第二槽口及第三槽口内，通过所述极径微调螺柱对所述靶标组件的极径尺寸进行调整，通过所述锁紧螺柱对所述靶标组件进行锁紧。

6.根据权利要求3所述多目标光学成像模拟装置，其特征在于，所述极角微调组件包括极角微调螺杆、螺杆座、微调块及呈锯齿形的凸轮；

所述微调块设置在所述螺杆座上，所述极角微调螺杆设置在所述微调块上，所述靶轮组件外圆的轴向方向设置有与每个所述靶标组件对应的凸台，所述凸台之间错位设置；

所述极角微调螺杆的数量对应所述凸台设置，并且每个所述极角微调螺杆对应一个所述凸台，用于对所述凸台进行定位；

所述螺杆座上设置有第二旋转轴，所述凸轮设置在所述第二旋转轴，所述凸轮嵌入所述微调块，通过旋转所述第二旋转轴带动所述凸轮转动，所述凸轮带动所述微调块转动；通过旋转所述极角微调螺杆推动所述靶轮组件，实现所述靶轮组件的角度调节。

7.根据权利要求6所述多目标光学成像模拟装置，其特征在于，所述微调块上对应每个所述极角微调螺杆设置有用于消除微调定位间隙的弹性预紧柱。

8.根据权利要求2所述多目标光学成像模拟装置，其特征在于，所述光源组件通过抱紧套设置在所述中心轴上；

所述光学镜头采用螺纹连接的形式紧固在所述支撑防护组件上，通过旋动螺纹可以调节所述光学镜头与所述靶标组件之间的距离。

9.根据权利要求6所述多目标光学成像模拟装置，其特征在于，所述支撑防护组件包括支撑体、接口、防护体、靶轮操作手轮、定位旋钮、目标极角微调口及目标极径微调口；

所述中心轴的两端设置在所述支撑体上，所述第一旋转轴设置在所述支撑体上；

所述靶轮操作手轮与所述第一旋转轴连接，用于控制所述带轮驱动组件旋转；

所述定位旋钮与所述第二旋转轴连接，用于控制所述凸轮的旋转；

所述支撑体上设置有所述防护体，所述光源组件的供电线由所述接口引入；

在所述防护体的外部设置有目标极角微调口和目标极径微调口，通过所述目标极角微调口及所述目标极径微调口对应调整所述极角微调螺杆及极径微调螺柱。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的多目标光学成像模拟装置，其特征在于，所述靶标组件的数量为六个。